设计模式解析之——Builder模式（k_eckel转自微软高校博客K_eckel's mindview）

0 引言

0.1 目的

       本文档给出设计模式之——Builder模式的简化诠释，并给出其C++实现。

0.2 说明

Project	Design Pattern Explanation（By K_Eckel）
Authorization	Free Distributed but Ownership Reserved
Date	2005-04-05（Cherry blossom is Beautiful）
Test Bed	MS Visual C++ 6.0

0.3 参考

       在本文档的写作中，参考了以下的资源，在此列出表示感谢：

u       书籍

[GoF 2000]：GoF,Design Patterns-Elements of Reusable Object-Oriented Software

Addison-Wesley 2000/9.

        [Martine 2003]：Robert C.Martine, Agile Software Development Principles, Patterns, and Practices, Pearson Education, 2003.

0.4 联系作者

Author	K_Eckel
State	Candidate for Master’s Degree School of Computer Wuhan University
E_mail	frwei@whu.edu.cn

2 Builder模式

2.1 问题

       生活中有着很多的Builder的例子，个人觉得大学生活就是一个Builder模式的最好体验：要完成大学教育，一般将大学教育过程分成4个学期进行，因此没有学习可以看作是构建完整大学教育的一个部分构建过程，每个人经过这4年的（4个阶段）构建过程得到的最后的结果不一样，因为可能在四个阶段的构建中引入了很多的参数（每个人的机会和际遇不完全相同）。

       Builder模式要解决的也正是这样的问题：当我们要创建的对象很复杂的时候（通常是由很多其他的对象组合而成），我们要要复杂对象的创建过程和这个对象的表示（展示）分离开来，这样做的好处就是通过一步步的进行复杂对象的构建，由于在每一步的构造过程中可以引入参数，使得经过相同的步骤创建最后得到的对象的展示不一样。

2.2 模式选择

Builder模式的典型结构图为：

图2-1：Builder Pattern结构图

       Builder模式的关键是其中的Director对象并不直接返回对象，而是通过一步步（BuildPartA，BuildPartB，BuildPartC）来一步步进行对象的创建。当然这里Director可以提供一个默认的返回对象的接口（即返回通用的复杂对象的创建，即不指定或者特定唯一指定BuildPart中的参数）。

2.3 实现

2.3.1 完整代码示例（code）

       Builder模式的实现很简单，这里为了方便初学者的学习和参考，将给出完整的实现代码（所有代码采用C++实现，并在VC 6.0下测试运行）。

代码片断1：Product.h
//Product.h

#ifndef _PRODUCT_H_
#define _PRODUCT_H_

class Product
{
public:
 Product();

 ~Product();

 void ProducePart();

protected:

private:

};

class ProductPart
{
public:
 ProductPart();

 ~ProductPart();

 ProductPart* BuildPart();

protected:

private:

};

#endif //~_PRODUCT_H_

代码片断2：Product.cpp
//Product.cpp

#include "Product.h"
#include <iostream>
using namespace std;

Product::Product()
{
 ProducePart();

 cout<<"return a product"<<endl;
}

Product::~Product()
{

}

void Product::ProducePart()
{
 cout<<"build part of product.."<<endl;
}

ProductPart::ProductPart()
{
 //cout<<"build productpart.."<<endl;
}

ProductPart::~ProductPart()
{

}

ProductPart* ProductPart::BuildPart()
{
 return new ProductPart;
}

代码片断3：Builder.h
//Builder.h

#ifndef _BUILDER_H_
#define _BUILDER_H_

#include <string>
using namespace std;

class Product;

class Builder
{
public:
 virtual ~Builder();

 virtual void BuildPartA(const string& buildPara) = 0;

 virtual void BuildPartB(const string& buildPara) = 0;

 virtual void BuildPartC(const string& buildPara) = 0;

 virtual Product* GetProduct() = 0;

protected:
 Builder();

private:

};

class ConcreteBuilder:public Builder
{
public:
 ConcreteBuilder();

 ~ConcreteBuilder();

 void BuildPartA(const string& buildPara);

 void BuildPartB(const string& buildPara);

 void BuildPartC(const string& buildPara);

 Product* GetProduct();

protected:
 
private:

};

#endif //~_BUILDER_H_

代码片断4：Builder.cpp
//Builder.cpp

#include "Builder.h"
#include "Product.h"

#include <iostream>
using namespace std;

Builder::Builder()
{

}

Builder::~Builder()
{

}

ConcreteBuilder::ConcreteBuilder()
{

}

ConcreteBuilder::~ConcreteBuilder()
{

}

void ConcreteBuilder::BuildPartA(const string& buildPara)
{
 cout<<"Step1:Build PartA..."<<buildPara<<endl;
}

void ConcreteBuilder::BuildPartB(const string& buildPara)
{
 cout<<"Step1:Build PartB..."<<buildPara<<endl;
}

void ConcreteBuilder::BuildPartC(const string& buildPara)
{
 cout<<"Step1:Build PartC..."<<buildPara<<endl;
}

Product* ConcreteBuilder::GetProduct()
{
 BuildPartA("pre-defined");

 BuildPartB("pre-defined");

 BuildPartC("pre-defined");

 return new Product();
}

代码片断5：Director.h
//Director.h

#ifndef _DIRECTOR_H_
#define _DIRECTOR_H_

class Builder;

class Director
{
public:
 Director(Builder* bld);

 ~Director();

 void Construct();

protected:

private:
 Builder* _bld;

};

#endif //~_DIRECTOR_H_

代码片断6：Director.cpp
//Director.cpp

#include "director.h"
#include "Builder.h"

Director::Director(Builder* bld)
{
 _bld = bld;

}

Director::~Director()
{
 
}

void Director::Construct()
{
 _bld->BuildPartA("user-defined");
 _bld->BuildPartB("user-defined");
 _bld->BuildPartC("user-defined");
}

代码片断7：main.cpp
//main.cpp

#include "Builder.h"
#include "Product.h"
#include "Director.h"

#include <iostream>
using namespace std;

int main(int argc,char* argv[])
{
 Director* d = new Director(new ConcreteBuilder());

 d->Construct();

 return 0;
}

2.3.2 代码说明

       Builder模式的示例代码中，BuildPart的参数是通过客户程序员传入的，这里为了简单说明问题，使用“user-defined”代替，实际的可能是在Construct方法中传入这3个参数，这样就可以得到不同的细微差别的复杂对象了。

2.4 讨论

       GoF在《设计模式》一书中给出的关于Builder模式的意图是非常容易理解、间接的：将一个复杂对象的构建与它的表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示（在示例代码中可以通过传入不同的参数实现这一点）。

Builder模式和AbstractFactory模式在功能上很相似，因为都是用来创建大的复杂的对象，它们的区别是：Builder模式强调的是一步步创建对象，并通过相同的创建过程可以获得不同的结果对象，一般来说Builder模式中对象不是直接返回的。而在AbstractFactory模式中对象是直接返回的，AbstractFactory模式强调的是为创建多个相互依赖的对象提供一个同一的接口。